Elektroenergetski sistem bolnišnice spada v javni sistem, ki je garancijska enota za oskrbo z električno energijo vseh krajev.Zasnova bolnišnične stavbe je večinoma polcentralizirana, električna obremenitev pa spada v razred obremenitve.Glavne vrste električne energije vključujejo: sistem razsvetljave, klimatski sistem, medicinski sistem napajanja, sistem zasilne razsvetljave.
Sistem razsvetljave in klimatizacije sta glavni obremenitvi električne energije pri različnih vrstah bolnišnične porabe električne energije, ki bo med uporabo povzročila velike harmonične povratne informacije v bolnišnično električno omrežje.Zaradi uporabe novih vrst električne energije, kot so rentgenski aparati, magnetnoresonančni aparati MRI, CT aparati itd., uporaba stikalnega napajanja, brezprekinitvenih naprav UPS in drugih številnih nelinearnih bremen prav tako proizvajajo harmonične povratne informacije za električno omrežje.
Bolnišnica ima visoko porabo električne energije, sistemska oprema pa je predvsem varna in zanesljiva.Zaradi velike uporabe nelinearne obremenitve se karakteristični harmoniki 3., 5. in 7. reda proizvajajo predvsem v bolnišničnem električnem omrežju.Harmoniki neposredno vplivajo na stabilno delovanje precizne medicinske opreme, kopičenje 3 harmonikov na nevtralni liniji pa povzroča toploto v srednji liniji, kar ogroža varno delovanje bolnišničnega električnega omrežja.
2. Definicija in generiranje harmonikov
Opredelitev harmonikov: razčlenitev Fourierjeve vrste periodične nelinearne sinusne količine, poleg pridobitve enake komponente kot osnovna frekvenca električnega omrežja, pa tudi serije komponent, ki so večje od integralnega mnogokratnika osnovne frekvence moči omrežju se ta del električne energije imenuje harmoniki.
Generiranje harmonikov: Ko tok teče skozi obremenitev, obstaja nelinearna povezava z napetostjo obremenitve, ki tvori nesinusni tok, kar ima za posledico harmonike.
3. Škoda harmonikov
1) Harmoniki vodijo do nepravilnega izpada električne energije in nesreč pri prekinitvah opreme, ki jih povzroči napačno delovanje ali zavrnitev zaščite in avtomatskih naprav, kar povzroči znatne dodatne izgube.
2) Povečanje frekvence harmoničnega toka povzroči očiten kožni učinek, ki poveča odpornost žic napajalnih kablov in distribucijskih vodov, poveča izgube v liniji, poveča toploto, prezgodnje staranje izolacije, skrajša življenjsko dobo, povzroči poškodbe, in je nagnjen k ozemljitvenemu kratkemu stiku, kar povzroči nevarnost požara.
3) Izzove resonanco električnega omrežja, povzroči harmonično napetost in previsoki tok, povzroči resne nesreče, poškoduje kompenzator kondenzatorja in drugo električno opremo.
4) Harmoniki vplivajo na normalno delovanje različne električne opreme.Povzroča dodatne izgube in pregretje asinhronskih motorjev in transformatorjev, čemur sledijo mehanske vibracije, hrup in prenapetost, ki zmanjšujejo učinkovitost in izkoristek ter skrajšujejo življenjsko dobo.
5) Motnje v sosednji komunikacijski, elektronski ali avtomatski nadzorni opremi ali celo onemogočanje njenega normalnega delovanja.
4. Shema filtriranja
Osrednja bolnišnica Shaanxi je nacionalna bolnišnica drugega razreda A z napredno medicinsko opremo in odličnim bolnišničnim okoljem.Našemu strokovnemu in tehničnemu osebju je bolnišnica že v zgodnji fazi zaupala merjenje kakovosti električne energije nizkonapetostnega električnega omrežja bolnišnice.Skupna stopnja popačenja toka v bolnišničnem elektroenergetskem omrežju je 10 %, večinoma porazdeljena v karakterističnih harmonikih 3., 5. in 7. reda.Glede na rezultate preskusa je naše podjetje konfiguriralo niz zmogljivosti 400A aktivne filtrirne naprave za bolnišnico, nameščeno na nizkonapetostni izhodni strani transformatorja, z uporabo centraliziranega zdravljenja za harmonično krmiljenje.
5 aktivni filter (/690v-active-power-filter-product/)
5.1 Predstavitev izdelka
Active Power filter (/noker-3-phase-34-wire-active-power-filter-apf-ahf-for-dynamic-harmonics-compensation-product/) je nova vrsta močnostne elektronske naprave, ki se uporablja za dinamično dušenje harmonikov in kompenzirajo reaktivno moč, ki lahko kompenzira harmonike in spremembe velikosti in frekvence jalove moči.
5.2 Načelo delovanja
Obremenitveni tok v realnem času zazna zunanji CT, harmonično vrednost pa izračuna notranji DSP.Preko signala PWM, poslanega na IGBT, pretvornik ustvari harmonični tok, ki je enak harmoniku obremenitve in v nasprotni smeri v električno omrežje, da izravna harmonik in doseže namen čiščenja električnega omrežja.
6. Spremljanje in analiza podatkov harmoničnega nadzora v bolnišnicah
APF omara
Podatke harmonične kompenzacije APF(/harmonics-compensation-200400v-active-harmonic-filter-ahf-module-triple-phase-product/) v bolnišnici je spremljal analizator kakovosti električne energije CA8336 iz Francije in podatke o kakovosti električne energije so bili testirani v dveh pogojih delovanja APF (po kompenzaciji) in zaustavitve (brez kompenzacije), podatki pa so bili povzeti in analizirani.
6.1 Merjenje in analiza podatkov o vhodu in odstranitvi APF (/3-phase-3-wire-active-power-filter-400v-75a-apf-panel-product/)
1：Dejanska vrednost trenutnega teka
2：THDi pred priključitvijo aktivnega filtra
3：THDi po priključitvi aktivnega filtra
4：THDi od 1. do 5. pred priključitvijo aktivnega filtra
5：THDi od 1. do 5. po priključitvi aktivnega filtra
6：THDi od 1. do 7. pred priključitvijo aktivnega filtra
7：THDi od 1. do 7. po priključitvi aktivnega filtra
rezultat:
| APF | THDi（skupaj） | THDi（5.） | THDi（7.） |
| Pred povezavo APF | 10 % | 9% | 3,3 % |
| Po povezavi APF | 3% | 3% | 0,5 % |
Kot je prikazano na zgornji sliki, je bil harmonični nadzor bolnišnice z AHF(/low-voltage-active-power-filter-reduce-the-harmonic-current-active-harmonic-filter-ahf-product/) izmerjen z profesionalni analizator kakovosti električne energije CA8336 iz Francije.Testirana je bila primerjava podatkov pred in po APF.Po uporabi našega APF za harmonično krmiljenje se skupna stopnja popačenja toka (THDi) bolnišničnega električnega omrežja zmanjša z 10 % na 3 %, učinek pa je pomembnejši.
7. Povzetek
Napajalni sistem bolnišnice je ključen.Uvedba nove električne opreme je močno izboljšala zdravstveno učinkovitost in kakovost bolnišnice ter zagotovila dobro okolje za zdravljenje večine bolnikov.Toda nova močnostna obremenitev prinaša tudi harmonično onesnaženje.Obstoj harmonikov škoduje normalnemu delovanju bolnišničnega električnega omrežja in vpliva na stabilnost opreme za natančno zdravljenje.Kot del javnega elektroenergetskega sistema harmoniki povečujejo porabo električne energije v bolnišnicah, kar je v nasprotju z nacionalnim sloganom spodbujanja varčevanja z energijo.
Po zagonu našega aktivnega filtra močno izboljšamo kakovost bolnišničnega električnega omrežja, odpravimo varnostna tveganja, izboljšamo varno in čisto električno energijo za medicinsko opremo ter hkrati upoštevamo varčevanje z energijo in zmanjšanje porabe.
Čas objave: 16. oktober 2023